Bei steigendem Absatz von Elektrofahrzeugen und besser werdenden Spezifikationen entwickeln mehr und mehr Hersteller von Ladestationsgeräten Vorrichtungen für schnelle Ladevorgänge. Laut Marktforschungsberichten wird die Anzahl an öffentlich eingerichteten Ladestationen bis 2025 über drei Millionen betragen. Wie Solarenergie und Energiespeichersysteme (ESS) in Ladestationen integriert und wie Ladezeiten verkürzt und für mehr Sicherheiten gesorgt werden können, ist zu einem der wichtigsten Anliegen in der Industrie geworden.

Derzeit lassen sich die Lademethoden für Elektrofahrzeuge in AC- und DC-Ladevorgänge unterteilen, wobei deren Anwendungsmöglichkeiten Wohnbereiche, öffentliche und gewerbliche Bereiche umfassen. Unter Ihnen ist das DC-Schnellladen die komplexere Methode hinsichtlich Design und Installation. Zusätzlich zur Konformität mit industriellen Kommunikationsprotokollen und Standards für Ladevorgänge müssen Themen wie Nennkapazität der Gesamtstromversorgung sowie das Konzept für Ladeentgelte ebenfalls berücksichtigt werden. Die Produkte der Ladestationen müssen verschiedenartigen Regulierungsstandards gerecht werden, um die Bedürfnisse unterschiedlicher Elektrofahrzeuge und Märkte zu decken. Zudem enthalten Ladestationen mehrere Leistungsmodule, die sich entsprechend den variierenden Leistungsanforderungen unterschiedlicher Fahrzeuge zuweisen und sich den dadurch ändernden Anforderungen dynamisch anpassen lassen. Diese neuen Eigenschaften von Ladestationen stellen uns außerdem vor Herausforderungen, wie sich diese während der Produktion schnell und umfassend testen und verifizieren lassen.

Chroma bietet umfassende HPC-Testlösung

Chroma bietet eine umfassende Testlösung für Hochleistungsladevorgänge (HPC), indem das Chroma 8000 ATS für Ladestationen mit dem Netzsimulator Chroma 61800 und dem Batteriesimulator Chroma 17040/17040E gekoppelt wird. Das System kann entsprechend den verschiedenartigen DC-Ladestandards (CCS, CHAdeMO, GB/T, ChaoJi) und dem Nutzerbedarf mit weiteren Simulatoren für Elektrofahrzeuge oder Ladestationen ausgestattet werden. Je nach Prüfling (DUT) kann eine HPC-Testplattform mit einzelnem Koppler oder mannigfaltigen Kopplern eingerichtet werden, um die Qualität zu verbessern, die Produktionszeit zu verkürzen und die Produktionskosten von leistungsstarken Ladegeräten für Elektrofahrzeuge zu senken.

Im Chroma 8000 ATS für Ladestationen ist eine brandneue PowerPro 5-Softwareplattform enthalten, die mehrsträngige Testfunktionalität hinzufügt. Die Software kann bis zu vier Standards von Ladestationen mit identischen oder unterschiedlichen Kommunikationsprotokollen aus unterschiedlichen Regionen gleichzeitig simulieren. Mit Hilfe der Software können Nutzer die Ladestation dahingehend steuern, dass Ausgänge auf Basis vorgegebener Prüfbedingungen zu mehreren Steckanschlüssen gleichzeitig geleitet werden, und sie kann sogar den Vorgang des Einsteckens zu unterschiedlichen Zeiten simulieren, um die Leistungsverteilung (Lastmanagement) zu prüfen. Dadurch entsteht ein praxisnäheres Prüfszenario, und im Vergleich zu konventionellen Einzelkopplerprüfungen verkürzt sich die gesamte Prüfzeit um bis zu 40 %, wodurch Testvermögen und Testumfang effektiv expandieren. Sowohl der Netzsimulator Chroma 61800 als auch der Batteriesimulator Chroma 17040/17040E verfügen über die Funktionalität der Energierückgewinnung, wodurch der Stromverbrauch sinkt und die Umgebungstemperaturen niedriger werden. Dadurch können Kunden Einsparungen bei der Stromrechnung erreichen und die Ziele der Energiespeicherung und Kohlendioxid-Emissionen voranbringen.

Neben den herkömmlichen Ladestationen mit AC- oder DC-Stecker zeichnen sich neue Produkte und Technologien, z. B. drahtlose Energieübertragung, für das Laden von Elektrofahrzeugen ab. Die drahtlose Energieübertragung ist sicherer, praktischer und kann direkt auf dem Parkplatz installiert werden, wobei Sicherheitsrisiken aufgrund des Alterungsprozesses bei den Ladesteckern gar nicht erst aufkommen.

▲ Chromas angepasste Testlösung für DC-Hochleistungsladevorgänge

Chroma ATS-Testlösung für drahtlose Energieübertragung bei Elektrofahrzeugen

Chroma entwickelte die Chroma 8000 ATS-Testlösung für drahtlose Energieübertragung bei Elektrofahrzeugen mit dem Ziel, Kunden bei überdrüssigen, kostspieligen und monotonen Prüfungen von Ein- und Ausgangsmerkmalen und Effizienzabweichungen in den Anfangsstadien der Produktentwicklung behilflich zu sein und Hersteller bei der Forcierung von Produkteinführungen auf dem Markt zu unterstützen, um somit einen Wettbewerbsvorteil zu erlangen. Dieses automatisierte Testsystem deckt die Leistungsanforderungen der SAE J2954-Bestimmungen für Ladevorgänge durch drahtlose Energieübertragung umfassend ab und wird zusammen mit einer zugeschnittenen Testsoftware ausgeliefert. Diese Software sorgt für die Überwachung und Aufzeichnung von verfolg- und anzeigbaren Daten in Echtzeit, und sie kann 2D/3D-Diagramme erstellen, sodass sich die Prüfzeiten und die Arbeitskräfte, die während der Produktentwicklung benötigt werden, deutlich reduzieren lassen. Gemäß dem GB/T-38775-Standard umfasst dieses System zudem eine Prüfung auf Fremdkörpererkennung. Durch einfache Eingabe der Start-/Endpositionen der Prüfung und der Segmentierungsparameter können Nutzer den Segmentierungsbereich und die Anzahl der Prüfpunkte am Bodeneinbau festlegen und die Koordinaten der Prüfung auf Fremdkörpererkennung auf der gesamten Oberfläche des Bodeneinbaus berechnen. Chromas firmeneigene Plattform für die Prüfung auf Fremdkörpererkennung erleichtert die Einrichtung und Durchführung von automatisierten Prüfungen auf Fremdkörpererkennung mittels einer Abfolge von einfachen Bedienvorgängen, sodass sich Sicherheitsgefahren aufgrund von heißer gewordenen Metallobjekten während des drahtlosen Ladevorgangs erfolgreich identifizieren lassen.

▲Chroma 8000 ATS für drahtlose Energieübertragung bei Elektrofahrzeugen

Einige Betreiber von Ladestationen für Elektrofahrzeuge möchten durch Kombination mit Quellen erneuerbarer Energie, z. B. Solarenergie und Batterie-Energiespeichersysteme (BESS), die Angst der Fahrer hinsichtlich Reichweiten mindern und eine flexiblere Stromauslieferung erreichen. Die größte Herausforderung, mit der BESS-Hersteller konfrontiert sind, liegt im Design einer Balance zwischen den einzelnen Batteriezellen im Energiespeicherschrank, insbesondere bei der Anwendung von schneller Frequenzregelung im Stromnetz, die sich direkt auf die Qualität und Sicherheit des Systems auswirkt.

Das Unternehmen Chroma ATE nutzt seine umfangreiche praktische Erfahrung in der Prüfung von Energiespeichern, um Kunden behilflich zu sein, die Hauptprobleme in ihren Systemen effizient zu identifizieren. Dies erfordert die Verifizierung des Status jeder einzelnen Batteriezelle im BESS. Das Testsystem für Lade-/Entladevorgänge Chroma 17040E liefert eine Hochspannung von 1700 Volt und eine Nennleistung von 200 kW pro Geräteeinheit, die für mehr Leistung in Parallelschaltung gesetzt werden kann. Mit einem schnellen Stromanstieg von 1 ms kann es das Lade-/Entladeverhalten des BESS während der Leistungsregulierung über PCS zum Stromnetz simulieren. Die Software des 17040E-Systems liest die Batteriezellendaten vom Batteriemanagementsystem (BMS) ein und erkennt Spannungsänderungen jeder einzelnen Zelle während der Leistungsregulierung. Mit Hilfe dieser Daten identifiziert es dann die Spannungsänderungen der Batteriezellen und ermittelt Defekte in der BESS-Einbauqualität. Dadurch wird eine Überladung oder Überentladung der Batteriezellen vermieden und Designfehler werden identifiziert, wodurch es eine geeignete Lösung für die Verifizierung des BESS-Designs, die Warenein- und -ausgangsinspektion, die Produktionsprüfung und für die Beantragung einer Produktzertifizierung wird.

▲Regeneratives Batteriepack-Testsystem Chroma 17040E

Die Industrie der Elektrofahrzeuge weist weltweit ein rasantes Wachstum auf und bietet bedeutende Geschäftsmöglichkeiten, die Investitionen von Autoherstellern, Betreibern von Ladestationen, Batterieherstellern und vielen anderen anlockt. Chroma ist seit vielen Jahren auf dem internationalen Markt für Elektrofahrzeuge und Batterieprüfungen aktiv tätig. Wir bieten umfassende Testlösungen für jede Phase von der F&E bis hin zur Massenproduktion, wobei wir die gesamte Lieferkette vom Fahrzeug selbst bis zu den vor- und nachgelagerten Komponenten abdecken.